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乳胶漆贮存过程中沉积分层因素研究

来源:未知 作者:admin 时间:2019-03-10 点击:
导读:建涂水性乳胶漆因其美观、环保、实用等特点,受到了越来越多的关注,但是乳胶漆在贮存过程中,极易出现沉积分层的弊病,影响其正常使用。基于此,本实验拟将研究不同性能的材料对乳胶漆分层的影响,通过改变分散剂、增稠剂、助剂等的种类,阐述现象产生的原因
乳胶漆贮存过程中沉积分层因素研究
吴超贤 1, 陈炳耀 2, 毛秋燕 2, 庞文武 1, 温海军 2, 钟姗 2
(1. 广东顺德三和化工有限公司 , 广东 佛山 528325;2. 广东三和化工科技有限公司 , 广东 中山 528429)

0 前言
  在我国,人们习惯上把以合成树脂为基料,以水为分散介质,加入颜料、填料和助剂,经一定工艺过程制成的涂料,叫做乳胶漆。乳胶漆在结构上可以大致分为两个体系:a. 合成树脂固体颗粒在水中分散体和颜料,属于胶体分散;b. 颜料颗粒在水(各种助剂的水溶液)中分散,属于悬浮分散或者粗分散。由于分散体系不稳定,受到外界环境和内部结构的影响,容易产生沉淀分层等现象。
  近几年来,建涂乳胶漆因其美观、环保、实用等特点,受到了普遍欢迎,并取得了较好的发展。虽然我国乳胶漆的开发和应用起步较晚,乳胶漆的贮存稳定性上仍存在较大的差距,但有些产品的部分性能指标已达或超过国外同类产品标准。国外乳胶漆产品开罐后,外观看起来无结块、无分水、无分层,而国内很多厂家生产的乳胶漆在开罐后,常出现分层、分水现象,有些甚至下层结块。
  乳胶漆体系絮凝不稳定分层这些表现现象一般与乳液、助溶剂、增稠剂、悬浮剂有关。

1 实验部分
1.1 理论依据
  乳胶漆中的颜料粒子的沉降速度可以用 stokes 公式为依据,公式如下:

  式中:V-沉降速度,cm/s;r-颜填料颗粒的半径,cm;g-重力加速度,m/s2;p1 - 颗粒体系密度,g/cm3; p2- 液体介质密度,g/cm3;η- 液体粘度,Pa·s。
  由上式可知:通过减小颜填料颗粒半径、降低颗粒体系与液体介质的密度差、增加液体的粘度这三种方式,可以降低粒子的沉降速度,从而达到稳定体系和改善贮存稳定性的作用。在乳胶漆的制造过程中,通过砂磨可以改变颜填料粒子的半径;通过改变增稠剂、稀释剂的种类和用量,可以改变体系的粘度;分散剂可以实现颜填料的润湿、分散与稳定等。因此将斯托克斯法则引入研究乳胶漆沉降因素中来,能够为我们的实验提供理论依据。
1.2 实验原料
  配方:纯丙烯酸乳液:20-30%;
  颜填料:30-40%,钛白粉、重钙粉和高岭土的混合物;
  湿润分散剂:0.5%,L9525A、L9512、L9508A、L9508C 变量选其一;
  增稠剂:0.7%,其中羟乙基纤维素 0.4%,L4512+L4376/L4375/L4365 的混合物占 0.3%;
  消泡剂:0.3-0.4%,L9502A(便宜、效果一般,常用)、L9503、L9503A(高档);
  成膜助剂:1-2%,L4210;
  溶剂:20-30%,L3000。
1.3 乳胶漆的制备
  把乳液、粉料、助剂和水准备好,找个容量为 1000g 的留样罐,用多功能的分散机分散,按照国标一步一步将乳液、粉料、助剂和水混合分散,搅拌均匀,把细度控制到 <60µm。然后观察增稠剂、防冻液和防沉剂的加入量是否影响乳胶漆的分层,只改变它们的剂量和种类。
1.4 测试项目
  通过改变不同的参数,制备不同的乳胶漆,并对其性能进行测试,测试项目见表 1:
 测试项目
2 结果与讨论
2.1 分散剂对乳胶漆分层的影响
  适当使用分散剂可以提高乳胶漆分散稳定性的界面活性物质,而且价格适中、用量较少、泡沫少、分散效果好。为了防止分散稳定了的颜填料粒子再度形成有害的絮凝,在涂料中添加的分散剂吸附在粉碎成细小微粒的颜填料粒子表面,构成吸附层,产生电荷斥力和空间位阻效应,保持分散体系处于稳定的分散状态。
  涂料的遮盖力、透明度、着色强度、流动性、粘度、机械强度等都与分散效果的好坏有直接的影响。分散剂和润湿剂的加入,可以能缩短研磨时间,也可以提高研磨分散的效率,有利于提高涂料产品品质的稳定性。分散剂和湿润剂是涂料产品不可缺少的助剂。
  本组实验通过选用不同的分散剂,测试结果见表 2:
不用分散剂对结果的影响
从表 2 可以看出,用 L9508A 与 L9508C 作为分散剂生产出的乳胶漆极容易分层,而用 L9525A 与 L9512 作为分散剂生产的乳胶漆不容易分层。在外力影响下,颜填料颗粒上解很容易吸附,使颗粒重新聚集,粒径增大,沉降速度增加,造成乳胶漆分层。另外,由于颜料聚集,使漆膜的着色力和遮盖力下降,对比率降低。
2.2 增稠剂对乳胶漆分层的影响
  在乳胶漆涂料的配方设计中,增稠剂的搭配使用是重要的一个环节,它联系到乳胶漆的多性能,如涂抹外观、施工性、展色性、储存性以及展色性等。不同增稠剂配合对贮存稳定性和流平性的影响不同。采用 HEC 增稠剂时,有时候会发生上层分水现象,这是因为纤维分子吸附能力弱,极容易被漆中的表面活性剂、润湿剂等所置换,游离于水相。讨论一下最常用的 HEC 增稠剂,单独及其搭配使用对乳胶漆分层的影响。为了能更直观的看出增稠剂不同对乳胶漆分层的影响,还有增稠剂的使用对乳胶漆贮存性的影响。
  乳胶漆的贮存稳定性和施工性被增稠剂的使用兼顾了。
  本组实验通过选用不同的增稠剂,测试结果见表 3:
不用增稠剂对结果的影响
 由表 3 可知:用 L4512+L4365 作为增稠剂生产的乳胶漆极容易分层,增稠剂匹配搭档就不会影响乳胶漆的分层。
2.3 防冻液数量对乳胶漆分层的影响
  防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液,主要用于液冷式发动机冷却系统,防冻液具有夏天防沸,冬天防冻,全年防水垢,防腐蚀等优良性能。为了提高乳胶漆在低温、寒冷条件下适应能力,在漆上添加防冻液,本组实验将改变防冻液的加入量,在 -5℃下进行冻融实验,结果见表 4。
防冻液加入量对乳胶漆分层的影响结果
 由表 4 可知防冻液数量对乳胶漆分层没影响,其实一年四季都需要加入防冻液。不过综合价格因素,选择为 2% 左右。
2.4 防沉剂对乳胶漆分层的影响
  防沉剂的使用应兼顾乳胶漆的贮存稳定性与施工性。涂料既是一个多相体系,又是一个粗分体系。在热力学上是不稳定体系,颜料和填料在重力作用下会沉淀。如何延缓其沉淀,或即使产生沉淀,该沉淀也是疏松易重新分散的,这是涂料生产者必须面对的问题,加防沉剂就是解决此问题的方法之一,本组实验将改变通过改变防沉剂的加入量,探究对乳胶漆分层的影响,结果见表 5:
防沉剂加入量对乳胶漆分层的影响结果
 由表 5 可知防沉剂日入量少了就会影响乳胶漆的分层,加多了会影响成本,综合价格因素,选择为 0.4% 至 0.5%。

3 结论
  (1)不同的分散剂也会影响乳胶漆的分层,L9508A 与 L9508C会使其分层明显。(2)增稠剂搭配对乳胶漆的分层不太明显,不匹配的增稠剂也会影响乳胶漆的分层。(3)防冻液数量对乳胶漆分层没有影响。(4)防沉剂加入量添加适当就不会影响乳胶漆的分层的。

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